LOGO FIRMA Memoriu tehnic PROIECT: Cercetarea şi dezvoltarea unei instalaţii mobile de obţinere a energiei regenerabile eoliene

Data: 29.03.2019

Întocmit Ing. Bogdan Duran 29.03.2019 Ediţia 1 Ex.

Verificat Ing. Dragos Preda 29.03.2019 Data

CUPRINS

Nr. Crt. Denumire Pag.

1. REZUMAT 2

2. NOTAŢII ŞI SIMBOLURI 2

3. INTRODUCERE 2

4. CONŢINUTUL LUCRĂRII 2-7

5. CONCLUZII 8-24

6. BIBLIOGRAFIE 27

7. ANEXE

7.1 COMANDA INTERNĂ

7.2 TEMA

7.3 PROCES VERBAL DE AVIZARE

LOGO FIRMA Memoriu tehnic PROIECT: Cercetarea şi dezvoltarea unei instalaţii mobile de obţinere a energiei regenerabile eoliene

Data: 29.03.2019

Întocmit Ing. Bogdan Duran 29.03.2019 Ediţia 1 Ex.

Verificat Ing. Dragos Preda 29.03.2019 Data

Etapa 11. Elaborare studii privind configuraţia turbinei eoliene.

Elaborare studiului privind configuraţia echipamentelor electrice. Faza 3

1. REZUMAT

Prezentul memoriu tehnic contine caracteristicile tehnice si detalii constructive ale unei turbine eoliene cu ax vertical cu o putere debitata de 5 kw, pentru partea de conversie a energiei electrice produse de generatorul turbinei (curent trifazic) si transformarea acestuia in curent monofazic inclusiv incarcarea de baterii si monitorizarea acestora. Partea 3

2. NOTAŢII ŞI SIMBOLURI

Mărimile se definesc pe parcursul lucrării

3. INTRODUCERE

Vântul este rezultatul activitatii energetice a soarelui si se formeaza datorita încalzirii neuniforme a suprafetei Pamântului. Miscarea maselor de aer se formeaza datorita temperaturilor diferite a doua puncte de pe glob, având directia de la punctul cald spre cel rece. În fiecare ora pamântul primeste 1014 kWh de energie solara. Circa 1-2% din energia solara se transforma în energie eoliana. Acest indiciu întrece de 5-10 ori cantitatea energiei transformata în biomasa de catre toate plantele Pamântului. Viteza vântului este cel mai important factor de influenta asupra cantitatii de energie. Viteza mai mare a vântului mareste volumul maselor de aer - cu marirea vitezei vântului creste cantitatea energiei electrice produse. Energia vântului se schimba proportional cu viteza vântului la puterea a treia. Astfel, daca viteza vântului se dubleaza, energia cinematica produsa creste de 8 ori. Energia electrica generata de turbina eoliana se poate conveti in mai multe moduri pentru o utilizare finala:

- Generator (trifazic) – Controller (monofazic) – Baterii (12/24/48/36/96) - Generator (trifazic) – Controller (monofazic) – Baterii (12/24/48/36/96) – Invertor

(220/380V) OFF GRID – Retea interna - Generator (trifazic) – Controller (monofazic) – Rezistenta (ex boiler sau incalzire

pardoseala) - Generator (trifazic) – Controller (monofazic) – Invertor (220/380V) – contor – retea

externa ON GRID

LOGO FIRMA Memoriu tehnic PROIECT: Cercetarea şi dezvoltarea unei instalaţii mobile de obţinere a energiei regenerabile eoliene

Data: 29.03.2019

Întocmit Ing. Bogdan Duran 29.03.2019 Ediţia 1 Ex.

Verificat Ing. Dragos Preda 29.03.2019 Data

Sistem hibrid (eolian + solar) cu legare la baterii

Sistem hibrid (eolian + solar) cu legare la retea

LOGO FIRMA Memoriu tehnic PROIECT: Cercetarea şi dezvoltarea unei instalaţii mobile de obţinere a energiei regenerabile eoliene

Data: 29.03.2019

Întocmit Ing. Bogdan Duran 29.03.2019 Ediţia 1 Ex.

Verificat Ing. Dragos Preda 29.03.2019 Data

Schema electronica logica ON GRID

Schema electronica logica OFF GRID cu baterii

LOGO FIRMA Memoriu tehnic PROIECT: Cercetarea şi dezvoltarea unei instalaţii mobile de obţinere a energiei regenerabile eoliene

Data: 29.03.2019

Întocmit Ing. Bogdan Duran 29.03.2019 Ediţia 1 Ex.

Verificat Ing. Dragos Preda 29.03.2019 Data

4. CONŢINUTUL LUCRĂRII

Realizarea modulului achizitionare date microcontroler si meteo (Monitorizarea si memorarea

parametrilor de mediu)

- Realizarea studiului teoretic pentru modulul achizitie date meteorologice si de functionalitate a turbinei sau frana electrodinamica

- Data logger ce permite monitorizarea eficientă a masuratorilor. Un sistem de colectare date ce poate înregistra valorile măsurate de la maxim 50 de senzori.

- Nu necesita legatura cu calculatorul sau sursa de alimentare - Realizarea practica a cablajelor pentru controlerul general cat si cel al modului meteo - Este prevazut un afişaj grafic mare care prezintă datele colectate ca valori măsurate - Configurare prin intermediul tastaturii - Interfata rapida de comunicatie: USB - Toate datele coletate de senzori sunt inregistrate pe un micro SD la un interval prestabilit (1-

100minute)

Realizarea modulului GPRS - Realizarea conceptului de comunicatie date prin radio transmisie digitala tip GPRS - Modulul trebuie sa suporte urmatoarele protocoale: GSM, TCP / UDP, HTTP over GPRS, DTMF,

SMS si alte functii specifice cardului de memorie. - Antena GSM integrata si conector uFL pentru antena externa. - Slot pentru card de memorie micro SD (modul de 32GB unde se stocheaza toate datele

colectate de microcontroler) - Comunicatia seriala este facuta printr-un convertor de nivel logic - Exista posibilitatea de suprascriere date cand memoria este plina, masurare parametrii, praguri

de alarma programabile MIN/MAX

4.1 Realizare controller

Caracteristi generale de functionare

- Proiectare pentru sistemul hibrid eolian / solar hibrid. - Design integrat al controlerului eolian și al controlerului solar. Funcție opțională de compensare a

temperaturii. - Funcție de amplificare. - Funcție Buck. - Funcție Buck & Boost. - RS232 / RS485 opțional pentru a comunica în mod automat cu computerul sau cu înregistrarea datelor

USB. - Funcție de compensare a temperaturii - Se aplică pentru diferite tipuri de baterii.

LOGO FIRMA Memoriu tehnic PROIECT: Cercetarea şi dezvoltarea unei instalaţii mobile de obţinere a energiei regenerabile eoliene

Data: 29.03.2019

Întocmit Ing. Bogdan Duran 29.03.2019 Ediţia 1 Ex.

Verificat Ing. Dragos Preda 29.03.2019 Data

- modul de descărcare fără pas PWM, care ard excesul de putere în sarcina de încărcare, făcând încărcarea bateriei în cea mai bună stare.

- Control inteligent digital, Cu control MCU puternic importat ca dispozitiv de bază. Pentru a asigura Structura circuit simplu periferic, și mai flexibile și puternice metoda de control și strategie de control.

- Design modular cu structură simplă și întreținere ușoară.

- funcția de afisare LCD, afișare vizuală a energiei eoliene, tensiunea eoliană, curentul eolian, viteza turbinei eoliene, puterea PV, tensiunea PV, curentul PV, tensiunea bateriei, energia bateriei, curentul de încărcare.

- Funcție de protecție perfectă: protecția împotriva încărcării inverse solare, protecția la racordul solar în spate, protecția împotriva supraîncărcării acumulatorului, protecția acumulatorului împotriva curentului, protecția la reluarea bateriei, protecția deschisă a bateriei, frâna automată a turbinei eoliene și frâna manuală.

Caracteristi tehnice de functionare

Tensiunea nominală a bateriei: 96V Putere turbină eoliană nominală: 5kW Puterea maximă de intrare a turbinei eoliene 6kW Rata curentului de încărcare solară 10A Tensiune de descărcare suplimentară 102V (reglabil) Tensiune de recuperare peste descărcare 115V (reglabil) Tensiune de supraîncărcare 144V (reglabil) Tensiune de recuperare suprasarcină: 130V (reglabil) Tensiune plutitoare: 135V (reglabil) Tensiune de pornire la sarcina de încărcare: 200V Dump-încărcare Start Viteza de rotire: 500rpm (reglabil) Tensiunea de încărcare a turbinei eoliene: 50V Modul de încărcare a turbinei eoliene: MPPT și PWM Modul de încărcare solare: PWM Modul de control al încărcării la descărcare: Peste limitarea vitezei de rotație, Limitarea presiunii peste limită, PWM Modul de afișare: LCD

Parametrii afișării: energia eoliană, curentul eolian, curentul eolian, viteza de rotire a turbinei eoliene, puterea fotovoltaică, tensiunea PV, curentul fotovoltaic, tensiunea bateriei, energia bateriei, curentul de încărcare, supratensiunea, starea de tensiune, starea sistemului etc. Temperatura de lucru -20 ~ + 55 ° C Umiditate: 35 ~ 85% RH (fără condensare) Scurgerile de putere în gol:

LOGO FIRMA Memoriu tehnic PROIECT: Cercetarea şi dezvoltarea unei instalaţii mobile de obţinere a energiei regenerabile eoliene

Data: 29.03.2019

Întocmit Ing. Bogdan Duran 29.03.2019 Ediţia 1 Ex.

Verificat Ing. Dragos Preda 29.03.2019 Data

Depozitare (opțional): Înregistrarea datelor USB Orice sistem fotovoltaic cu baterii ( OffGrid) are in componenta lui un dispozitiv care gestioneaza

nivelul de incarcare al bateriilor denumit controler de incarcare sau regulator de incarcare solar. Rolul

acestui dispozitiv este in principal de a stabiliza tensiunea produsa de panourile fotovoltaice care nu este

constanta in timp, ea fiind direct proportionala nivelul de iradiere solara.

Controlerul de incarcare a devenit componenta inteligenta, programabila, din cadrul sistemelor

fotovoltaice primind si functii suplimentare:

• alimentarea consumatorilor de curent continuu (chiar si USB). • deconectarea lor in functie de starea de incarcare a bateriei si reconectare automata a

consumatorilor.

• protectie la scurtcircuit si polaritate inversa. • protectie la descarcare excesiva si la supraincarcare a mai multor tipuri bateriei solare (VRLA,

AGM, GEL).

• compensarea automata a incarcarii bateriei in functie de temperatura. • comutarea automata sau programabila pentru iluminat pe timp de noapte.

In functie de algoritmul de incarcare , regulatoarele de incarcare solare sunt de 2 tipuri : PWM

(Pulse Width Modulation sau cu modulație de impuls ) sau MPPT (Maximum power point tracking sau cu

urmărirea punctului de putere maximă) .

Controlerele de incarcare PWM verifica în mod constant starea bateriei pentru a stabili viteza de

transmitere a impulsurilor, dar si intensitatea acestora. In cazul unei baterii încărcate, regulatorul de

incarcare va transmite impulsuri scurte, iar la cele descarcate impulsul va fi aproape continuu. De

asemenea, acest tip de controler poate verifica, între impulsuri, stadiul de încarcare a bateriei și le

regleaza in funcție de necesitate.Practic, regulatorul de încărcare PWM folosește un sistem de

funcționare simplu, fiind un comutator on-off.

Controlerele – regulatoarele de incarcare PWM folosite in sistemele fotovoltaice de mici

dimensiuni si in conditii de temperatura ridicata a panoului fotovoltaic (35-75C).

Controlerele de incarcare MPPT au capacitatea de a gestiona tensiunea mult mai bine față de

controlerele PWM si sunt folosite de regula in cadrul sistemelor fotovoltaice a caror tensiune de iesire

din panouri este mai mare decat tensiunea bancului de acumulatori si in cadrul sistemelor care opereaza

in conditii de temperatura scazuta a panoului fotovoltaic .

Panourile fotovoltaice cu 36 de celule sunt destinate sistemelor cu baterii si sunt compatibile cu

ambele tipuri de regulatoare de incarcare. Panourile fotovoltaice destinate sistemelor OnGrid pot fi

utilizate in sistemele cu baterii doar folosind un regulator de incarcare MPPT.

LOGO FIRMA Memoriu tehnic PROIECT: Cercetarea şi dezvoltarea unei instalaţii mobile de obţinere a energiei regenerabile eoliene

Data: 29.03.2019

Întocmit Ing. Bogdan Duran 29.03.2019 Ediţia 1 Ex.

Verificat Ing. Dragos Preda 29.03.2019 Data

4.2.2 Charging Controller - MODULUL DE COMUNICATII 3G - MAIN

LOGO FIRMA Memoriu tehnic PROIECT: Cercetarea şi dezvoltarea unei instalaţii mobile de obţinere a energiei regenerabile eoliene

Data: 29.03.2019

Întocmit Ing. Bogdan Duran 29.03.2019 Ediţia 1 Ex.

Verificat Ing. Dragos Preda 29.03.2019 Data

4.2.2 Charging Controller - MODULUL DE COMUNICATII 3G – MICRO SD

LOGO FIRMA Memoriu tehnic PROIECT: Cercetarea şi dezvoltarea unei instalaţii mobile de obţinere a energiei regenerabile eoliene

Data: 29.03.2019

Întocmit Ing. Bogdan Duran 29.03.2019 Ediţia 1 Ex.

Verificat Ing. Dragos Preda 29.03.2019 Data

4.2.2 Charging Controller - MODULUL DE COMUNICATII 3G – ANEMOMETRU

LOGO FIRMA Memoriu tehnic PROIECT: Cercetarea şi dezvoltarea unei instalaţii mobile de obţinere a energiei regenerabile eoliene

Data: 29.03.2019

Întocmit Ing. Bogdan Duran 29.03.2019 Ediţia 1 Ex.

Verificat Ing. Dragos Preda 29.03.2019 Data

4.2.2 Charging Controller - MODULUL DE COMUNICATII 3G – MICROCONTROLLER

LOGO FIRMA Memoriu tehnic PROIECT: Cercetarea şi dezvoltarea unei instalaţii mobile de obţinere a energiei regenerabile eoliene

Data: 29.03.2019

Întocmit Ing. Bogdan Duran 29.03.2019 Ediţia 1 Ex.

Verificat Ing. Dragos Preda 29.03.2019 Data

4.2.2 Charging Controller - MODULUL DE COMUNICATII 3G – USB FIRMWIRE

LOGO FIRMA Memoriu tehnic PROIECT: Cercetarea şi dezvoltarea unei instalaţii mobile de obţinere a energiei regenerabile eoliene

Data: 29.03.2019

Întocmit Ing. Bogdan Duran 29.03.2019 Ediţia 1 Ex.

Verificat Ing. Dragos Preda 29.03.2019 Data

4.2.2 Charging Controller - MODULUL DE COMUNICATII 3G – RS485

LOGO FIRMA Memoriu tehnic PROIECT: Cercetarea şi dezvoltarea unei instalaţii mobile de obţinere a energiei regenerabile eoliene

Data: 29.03.2019

Întocmit Ing. Bogdan Duran 29.03.2019 Ediţia 1 Ex.

Verificat Ing. Dragos Preda 29.03.2019 Data

4.2.2 Charging Controller - MODULUL DE COMUNICATII 3G – POWER

LOGO FIRMA Memoriu tehnic PROIECT: Cercetarea şi dezvoltarea unei instalaţii mobile de obţinere a energiei regenerabile eoliene

Data: 29.03.2019

Întocmit Ing. Bogdan Duran 29.03.2019 Ediţia 1 Ex.

Verificat Ing. Dragos Preda 29.03.2019 Data

4.2.2 Charging Controller - MODULUL DE COMUNICATII 3G – SIM 5320E

LOGO FIRMA Memoriu tehnic PROIECT: Cercetarea şi dezvoltarea unei instalaţii mobile de obţinere a energiei regenerabile eoliene

Data: 29.03.2019

Întocmit Ing. Bogdan Duran 29.03.2019 Ediţia 1 Ex.

Verificat Ing. Dragos Preda 29.03.2019 Data

Pagina web de introducere

LOGO FIRMA Memoriu tehnic PROIECT: Cercetarea şi dezvoltarea unei instalaţii mobile de obţinere a energiei regenerabile eoliene

Data: 29.03.2019

Întocmit Ing. Bogdan Duran 29.03.2019 Ediţia 1 Ex.

Verificat Ing. Dragos Preda 29.03.2019 Data

Pagina web cu importul de fisiere:

LOGO FIRMA Memoriu tehnic PROIECT: Cercetarea şi dezvoltarea unei instalaţii mobile de obţinere a energiei regenerabile eoliene

Data: 29.03.2019

Întocmit Ing. Bogdan Duran 29.03.2019 Ediţia 1 Ex.

Verificat Ing. Dragos Preda 29.03.2019 Data

Pagina web cu nomenclatoare: nivel frana, directie vant, indicator baterie

LOGO FIRMA Memoriu tehnic PROIECT: Cercetarea şi dezvoltarea unei instalaţii mobile de obţinere a energiei regenerabile eoliene

Data: 29.03.2019

Întocmit Ing. Bogdan Duran 29.03.2019 Ediţia 1 Ex.

Verificat Ing. Dragos Preda 29.03.2019 Data

Pagina web cu valori importate:

LOGO FIRMA Memoriu tehnic PROIECT: Cercetarea şi dezvoltarea unei instalaţii mobile de obţinere a energiei regenerabile eoliene

Data: 29.03.2019

Întocmit Ing. Bogdan Duran 29.03.2019 Ediţia 1 Ex.

Verificat Ing. Dragos Preda 29.03.2019 Data

Pagina web – simulare voltaj turbina

LOGO FIRMA Memoriu tehnic PROIECT: Cercetarea şi dezvoltarea unei instalaţii mobile de obţinere a energiei regenerabile eoliene

Data: 29.03.2019

Întocmit Ing. Bogdan Duran 29.03.2019 Ediţia 1 Ex.

Verificat Ing. Dragos Preda 29.03.2019 Data

Pagina web – simulare viteza vant

LOGO FIRMA Memoriu tehnic PROIECT: Cercetarea şi dezvoltarea unei instalaţii mobile de obţinere a energiei regenerabile eoliene

Data: 29.03.2019

Întocmit Ing. Bogdan Duran 29.03.2019 Ediţia 1 Ex.

Verificat Ing. Dragos Preda 29.03.2019 Data

Pagina web – simulare temperatura

LOGO FIRMA Memoriu tehnic PROIECT: Cercetarea şi dezvoltarea unei instalaţii mobile de obţinere a energiei regenerabile eoliene

Data: 29.03.2019

Întocmit Ing. Bogdan Duran 29.03.2019 Ediţia 1 Ex.

Verificat Ing. Dragos Preda 29.03.2019 Data

Pagina web – simulare umiditate

LOGO FIRMA Memoriu tehnic PROIECT: Cercetarea şi dezvoltarea unei instalaţii mobile de obţinere a energiei regenerabile eoliene

Data: 29.03.2019

Întocmit Ing. Bogdan Duran 29.03.2019 Ediţia 1 Ex.

Verificat Ing. Dragos Preda 29.03.2019 Data

Pagina web – simulare cantitate de precipitatii

LOGO FIRMA Memoriu tehnic PROIECT: Cercetarea şi dezvoltarea unei instalaţii mobile de obţinere a energiei regenerabile eoliene

Data: 29.03.2019

Întocmit Ing. Bogdan Duran 29.03.2019 Ediţia 1 Ex.

Verificat Ing. Dragos Preda 29.03.2019 Data

4.3 Caracteristici

Controller profesional ON-GRID hybrid pentru turbine eoliene si panouri solare incorporeaza o tehnologie de ultima generatie si este dotat cu un microchip performant pentru controlul complet al functiilor turbinei eoliene care poate fi completata si cu panouri fotovoltaice . Controllerul eolian are capacitatea de a frana turbina eoliana in cazul in care vantul e prea puternic si incarcarea retelei nu preia toata energia.

Functii :

• Microprocesor intelligent pentru control • Protectie la variatii bruste de tensiune • Recunoaste voltajul si curentul de incarcare al eolienei si are functia de protectie a eolienei prin

franare controlata . • Protectia la caderea de tensiune cu baterie de 9.2A (circa 12 ore) • Comutator pentru scurtcircuitarea generatorului. Se foloseste in caz de interventii asupra

turbinei eoliene. ATENTIE: aceasta functie se poate folosi doar la viteze mici ale vantului • Controlerul poate fi utilizat la orice turbina eoliena– home made Specificatii tehnice:

• Intrare: tensiune trifazica minim 10V si maxim 650V • Iesire: tensiune continua stabilizata 10-650V • Putere maxima 5.5kW (25A) • Rezistenta: 60kW (550V) • Se poate folosi doar in incaperi protejate de intemperii (IP55)

Parametrii monitorizati: - Tensiune DC intrare in invertor (Solar + Eoliana) - Tensiune DC generator Eoliana - Tensiune DC solar - Stare frana - 3 afisaje pentru tensiunea la care intra frana, tensiunea la care iese frana (pentru evitare

oscilatii mecanice), tensiunea curenta DC Eoliana. - Butoane pentru setarea tensiunii la care intra frana si tensiunii la care iese frana. - Buton / comutator actionare manuala frana - Bec / becuri indicare stare frana - Comutator punere eoliana in scurt - Bec indicare stare comutator punere eoliana in scurt - Bec ce indica daca este permisa punerea eolienei in scurt

MODUL CENTRALIZARE DATA:

Functii: - colecteaza date de la 1 sau mai multe module de tipul celor prezentate mai sus si le stocheaza pe un modul SD.

MODUL USER INTERFACE:

Functii: - afiseaza informatii despre modulele monitorizate:

o tensiunile la care intra frana o stare frana o tensiunea curenta de intrare in invertor (DC) TURBINA

LOGO FIRMA Memoriu tehnic PROIECT: Cercetarea şi dezvoltarea unei instalaţii mobile de obţinere a energiei regenerabile eoliene

Data: 29.03.2019

Întocmit Ing. Bogdan Duran 29.03.2019 Ediţia 1 Ex.

Verificat Ing. Dragos Preda 29.03.2019 Data

o tensiunea curenta de intrare in invertor (DC) SOLAR o tensiunea curenta eoliana (DC) special frana o stare comutator scurt o curent dat catre retea o erori o Logarile GSM si daca s-au facut cu succes o Locatia ftp o Cate fisiere sunt netransmise pe SD card si cat loc mai este pe SD o

- permite setarea de parametri: o tensiunile la care intra si iese frana o intervalul de timp la care se inregistreaza datele pe card o frecventa la care se fac transmisile gprs o locatia ftp unde se trimit datele

Modulul GPRS: Functii: - Trimite periodic datele stocate pe cardul SD catre un server FTP.

5. CONCLUZII

Aceata a treia parte a proiectului s-a axact pe continuarea gasiri unor solutii constructive pentru realizarea controller-ului, in special pe modul de comunicatii GPRS si web page de export date.

6. BIBLIOGRAFIE

• https:// http://turbineeoliene.rolix.ro

• Spindler Eberhard “Electronica Aplicata” autor, 1983

• Buonarota A., Magistris P., Testa A., Zagliani F., Traditional and advanced energy

storagy systems for new strategies for the development and the exploitation of MV

and LV network, CIRED Barcelona 2003, R4-08

• Bórmio E. Jr ş.a., Development and implementation of FACTS - „Flexible alternating

current systems” − în distribution system, CIRED, Torino, 2005, 0733

• Vatră F. - Aspecte ale calitǎţii energiei electrice referitoare la consumatori. -

Secţiunea 1 din Modulul 10 - Utility package , Note de Curs din cadrul cursurilor

LPQIVES – Calitatea Energiei Electrice - Gradul 2, organizate de SIER în anul 2009.

• CEI 61000-4-30:2008 - Electromagnetic compatibility (EMC) - Part 4-30: Testing and

measurement technique - Power quality measurement methods.

• Power Quality în European Electricity Supply Networks, EURELECTRIC, noiembrie

2003.

LOGO FIRMA Memoriu tehnic PROIECT: Cercetarea şi dezvoltarea unei instalaţii mobile de obţinere a energiei regenerabile eoliene

Data: 29.03.2019

Întocmit Ing. Bogdan Duran 29.03.2019 Ediţia 1 Ex.

Verificat Ing. Dragos Preda 29.03.2019 Data

7. ANEXE

7.1 COMANDA INTERNĂ

7.2 TEMA

7.3 PROCES VERBAL DE AVIZARE